第二章进气道-PPT.ppt

1第二章第二章 进气道进气道v 定义定义qq狭义：狭义：狭义：狭义：飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段管道（对于涡喷发动机）管道（对于涡喷发动机）管道（对于涡喷发动机）管道（对于涡喷发动机）n n短舱进口到风扇进口（对于涡扇发动机）短舱进口到风扇进口（对于涡扇发动机）短舱进口到风扇进口（对于涡扇发动机）短舱进口到风扇进口（对于涡扇发动机）qq广义：广义：广义：广义：指进气系统，除了上述管道之外，还包括防指进气系统，除了上述管道之外，还包括防指进气系统，除了上述管道之外，还包括防指进气系统，除了上述管道之外，还包括防喘装置、附面层吸除装置、自动控制装置、防止外喘装置、附面层吸除装置、自动控制装置、防止外喘装置、附面层吸除装置、自动控制装置、防止外喘装置、附面层吸除装置、自动控制装置、防止外来物进入的防护装置等来物进入的防护装置等来物进入的防护装置等来物进入的防护装置等qq本课程中所指的一般为进气系统本课程中所指的一般为进气系统本课程中所指的一般为进气系统本课程中所指的一般为进气系统2进气道发动机在试车台上试车3v 进气道的功用进气道的功用qq在各种状态下在各种状态下在各种状态下在各种状态下,将足够量的空气将足够量的空气将足够量的空气将足够量的空气,以最小的流动损失以最小的流动损失以最小的流动损失以最小的流动损失,顺利地顺利地顺利地顺利地引入压气机引入压气机引入压气机引入压气机,并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机叶并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机叶并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机叶并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机叶片的振动和压气机失速片的振动和压气机失速片的振动和压气机失速片的振动和压气机失速;qq当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时,通过冲压通过冲压通过冲压通过冲压压缩空气压缩空气压缩空气压缩空气提高空气的压力。提高空气的压力。提高空气的压力。提高空气的压力。v 涡轮喷气发动机的进气道分类涡轮喷气发动机的进气道分类qq亚音速进气道亚音速进气道亚音速进气道亚音速进气道n n主要用于民用航空发动机主要用于民用航空发动机主要用于民用航空发动机主要用于民用航空发动机n n大多采用扩张形的亚音速进气道大多采用扩张形的亚音速进气道大多采用扩张形的亚音速进气道大多采用扩张形的亚音速进气道 qq超音速进气道超音速进气道超音速进气道超音速进气道n n可分为内压式、外压式和混合式三种可分为内压式、外压式和混合式三种可分为内压式、外压式和混合式三种可分为内压式、外压式和混合式三种 4亚音速进气道亚音速进气道vv 组成组成组成组成qq壳体和前整流锥壳体和前整流锥壳体和前整流锥壳体和前整流锥vv 站位分析站位分析站位分析站位分析qq0 00 0截面截面截面截面n n进气道前气流未受扰动处进气道前气流未受扰动处进气道前气流未受扰动处进气道前气流未受扰动处的截面的截面的截面的截面qq01010101截面截面截面截面n n进气道的进口进气道的进口进气道的进口进气道的进口qq1 11 1截面截面截面截面n n进气道的出口进气道的出口进气道的出口进气道的出口亚音速进气道亚音速进气道5vv 通道形状通道形状通道形状通道形状qq进气道前进气道前进气道前进气道前（0-00-0与与与与01-0101-01间间间间）是一段扩张是一段扩张是一段扩张是一段扩张形的管道形的管道形的管道形的管道qq前整流锥后的管道稍有收敛前整流锥后的管道稍有收敛前整流锥后的管道稍有收敛前整流锥后的管道稍有收敛vv 进气道内参数变化规律进气道内参数变化规律进气道内参数变化规律进气道内参数变化规律 qq扩张段扩张段扩张段扩张段n n速度速度速度速度V V下降，压力下降，压力下降，压力下降，压力P P和温度和温度和温度和温度T T升高，也升高，也升高，也升高，也就是空气受到压缩。由于空气本身速就是空气受到压缩。由于空气本身速就是空气受到压缩。由于空气本身速就是空气受到压缩。由于空气本身速度降低而受到的压缩叫做冲压压缩。度降低而受到的压缩叫做冲压压缩。度降低而受到的压缩叫做冲压压缩。度降低而受到的压缩叫做冲压压缩。qq收敛断收敛断收敛断收敛断n n气流速度稍有上升气流速度稍有上升气流速度稍有上升气流速度稍有上升,压力和温度稍有压力和温度稍有压力和温度稍有压力和温度稍有下降下降下降下降,这样可以使气流比较均匀地流这样可以使气流比较均匀地流这样可以使气流比较均匀地流这样可以使气流比较均匀地流入压气机保证压气机的正常工作。入压气机保证压气机的正常工作。入压气机保证压气机的正常工作。入压气机保证压气机的正常工作。vv 进气道内进行的能量交换进气道内进行的能量交换进气道内进行的能量交换进气道内进行的能量交换pp动能转变为压力位能和热能动能转变为压力位能和热能动能转变为压力位能和热能动能转变为压力位能和热能气流参数沿流程的变化气流参数沿流程的变化 6v性能参数性能参数空气流量空气流量空气流量空气流量 qq计算公式计算公式计算公式计算公式qq影响因素影响因素影响因素影响因素n n大气密度大气密度大气密度大气密度,飞行速度飞行速度飞行速度飞行速度V V V V 和压气机的转速和压气机的转速和压气机的转速和压气机的转速n n n n qq大气密度大气密度大气密度大气密度 越高越高越高越高,进入发动机的空气流量越多进入发动机的空气流量越多进入发动机的空气流量越多进入发动机的空气流量越多 大气密度受大气温度和飞行高度大气密度受大气温度和飞行高度大气密度受大气温度和飞行高度大气密度受大气温度和飞行高度H H的影响的影响的影响的影响大气温度越高空气密度越低。大气温度越高空气密度越低。大气温度越高空气密度越低。大气温度越高空气密度越低。飞行高度越高空气密度也越低飞行高度越高空气密度也越低飞行高度越高空气密度也越低飞行高度越高空气密度也越低qq飞行速度飞行速度飞行速度飞行速度V V越大越大越大越大,则进入发动机的空气流量也越多则进入发动机的空气流量也越多则进入发动机的空气流量也越多则进入发动机的空气流量也越多qq压气机转速压气机转速压气机转速压气机转速n n越高越高越高越高,进入发动机的空气流量越多进入发动机的空气流量越多进入发动机的空气流量越多进入发动机的空气流量越多 压气机的转速压气机的转速压气机的转速压气机的转速n n将影响压气机进口处气流参数及进气道前方气流将影响压气机进口处气流参数及进气道前方气流将影响压气机进口处气流参数及进气道前方气流将影响压气机进口处气流参数及进气道前方气流的流动状况，也会影响进入发动机的空气流量的流动状况，也会影响进入发动机的空气流量的流动状况，也会影响进入发动机的空气流量的流动状况，也会影响进入发动机的空气流量7流动损失流动损失 qq唇口损失唇口损失唇口损失唇口损失n n由于气流在唇口突然改变流动方向和撞击壳体而引起的由于气流在唇口突然改变流动方向和撞击壳体而引起的由于气流在唇口突然改变流动方向和撞击壳体而引起的由于气流在唇口突然改变流动方向和撞击壳体而引起的n n 有时气流还会离体有时气流还会离体有时气流还会离体有时气流还会离体n n通常采用圆头较厚的唇口，使气流不易离体。通常采用圆头较厚的唇口，使气流不易离体。通常采用圆头较厚的唇口，使气流不易离体。通常采用圆头较厚的唇口，使气流不易离体。qq内部流动损失内部流动损失内部流动损失内部流动损失 n n粘性摩擦损失粘性摩擦损失粘性摩擦损失粘性摩擦损失qq由于进气道内壁面与气流之间的摩擦力所引起的由于进气道内壁面与气流之间的摩擦力所引起的由于进气道内壁面与气流之间的摩擦力所引起的由于进气道内壁面与气流之间的摩擦力所引起的qq内壁面应做得尽可能的光滑内壁面应做得尽可能的光滑内壁面应做得尽可能的光滑内壁面应做得尽可能的光滑,以减小摩擦损失以减小摩擦损失以减小摩擦损失以减小摩擦损失 n n气流分离损失气流分离损失气流分离损失气流分离损失 qq由气流附面层离体而产生的由气流附面层离体而产生的由气流附面层离体而产生的由气流附面层离体而产生的,当通道内扩张度过大时就容易产生当通道内扩张度过大时就容易产生当通道内扩张度过大时就容易产生当通道内扩张度过大时就容易产生qq因而它取决于通道内气流的压力梯度和通道的扩张角因而它取决于通道内气流的压力梯度和通道的扩张角因而它取决于通道内气流的压力梯度和通道的扩张角因而它取决于通道内气流的压力梯度和通道的扩张角 8pp气流流过进气道外壁面时气流流过进气道外壁面时气流流过进气道外壁面时气流流过进气道外壁面时,也存在粘性摩擦损失和也存在粘性摩擦损失和也存在粘性摩擦损失和也存在粘性摩擦损失和分离损失分离损失分离损失分离损失 pp为了减小流动损失为了减小流动损失为了减小流动损失为了减小流动损失,在维修过程中特别注意在维修过程中特别注意在维修过程中特别注意在维修过程中特别注意不要损不要损不要损不要损坏进气道的形面坏进气道的形面坏进气道的形面坏进气道的形面,保持壁面的光滑保持壁面的光滑保持壁面的光滑保持壁面的光滑pp总压恢复系数总压恢复系数总压恢复系数总压恢复系数n n定义：进气道总压恢复系数是是进气道出口处气流的总定义：进气道总压恢复系数是是进气道出口处气流的总定义：进气道总压恢复系数是是进气道出口处气流的总定义：进气道总压恢复系数是是进气道出口处气流的总压与来流总压之比压与来流总压之比压与来流总压之比压与来流总压之比n n总压恢复系数小于（进气道总压降低）总压恢复系数小于（进气道总压降低）总压恢复系数小于（进气道总压降低）总压恢复系数小于（进气道总压降低）n n总压恢复系数大，说明流动损失小；总压恢复系数小，总压恢复系数大，说明流动损失小；总压恢复系数小，总压恢复系数大，说明流动损失小；总压恢复系数小，总压恢复系数大，说明流动损失小；总压恢复系数小，说明流动损失小。说明流动损失小。说明流动损失小。说明流动损失小。n n飞行中亚音速进气道的总压恢复系数通常为飞行中亚音速进气道的总压恢复系数通常为飞行中亚音速进气道的总压恢复系数通常为飞行中亚音速进气道的总压恢复系数通常为0.940.940.980.98。9出口流场的崎变指数出口流场的崎变指数qq进气道出口流场不均匀对发动机的稳定工作有很大进气道出口流场不均匀对发动机的稳定工作有很大进气道出口流场不均匀对发动机的稳定工作有很大进气道出口流场不均匀对发动机的稳定工作有很大影响影响影响影响,会使压气机喘振和燃烧室熄火，因此要求进会使压气机喘振和燃烧室熄火，因此要求进会使压气机喘振和燃烧室熄火，因此要求进会使压气机喘振和燃烧室熄火，因此要求进气道出口气流流场应均匀。气道出口气流流场应均匀。气道出口气流流场应均匀。气道出口气流流场应均匀。qq描写流场均匀度的参数是畸变指数。描写流场均匀度的参数是畸变指数。描写流场均匀度的参数是畸变指数。描写流场均匀度的参数是畸变指数。进气道出口气流总压的最大值进气道出口气流总压的最小值进气道出口气流总压的平均值10冲压比冲压比i qq进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值 qq表达式表达式表达式表达式qq冲压比越大冲压比越大冲压比越大冲压比越大,表示空气在压气机前的冲压压缩程度越大表示空气在压气机前的冲压压缩程度越大表示空气在压气机前的冲压压缩程度越大表示空气在压气机前的冲压压缩程度越大qq根据气体动力学总、静压以及马赫数与因速之间关系根据气体动力学总、静压以及马赫数与因速之间关系根据气体动力学总、静压以及马赫数与因速之间关系根据气体动力学总、静压以及马赫数与因速之间关系qq影响参数影响参数影响参数影响参数n n流动损失、飞行速度和大气温度流动损失、飞行速度和大气温度流动损失、飞行速度和大气温度流动损失、飞行速度和大气温度 11pp影响参数分析影响参数分析n n流动损失流动损失流动损失流动损失 qq当大气温度和飞行速度一定时当大气温度和飞行速度一定时当大气温度和飞行速度一定时当大气温度和飞行速度一定时,流动损失大流动损失大流动损失大流动损失大,总压恢复系数小总压恢复系数小总压恢复系数小总压恢复系数小,则冲压比减小则冲压比减小则冲压比减小则冲压比减小;qq另外由于流动损失大另外由于流动损失大另外由于流动损失大另外由于流动损失大,使压气机进口的空气压力低使压气机进口的空气压力低使压气机进口的空气压力低使压气机进口的空气压力低,还会引起还会引起还会引起还会引起进入发动机的空气流量减小进入发动机的空气流量减小进入发动机的空气流量减小进入发动机的空气流量减小12n n飞行速度飞行速度飞行速度飞行速度V V:qq当大气温度和流动损失一当大气温度和流动损失一当大气温度和流动损失一当大气温度和流动损失一定时定时定时定时,飞行速度越大飞行速度越大飞行速度越大飞行速度越大,则冲则冲则冲则冲压比越高。压比越高。压比越高。压比越高。qq在没有流动损失的情况下在没有流动损失的情况下在没有流动损失的情况下在没有流动损失的情况下,进气道的冲压比随飞行速进气道的冲压比随飞行速进气道的冲压比随飞行速进气道的冲压比随飞行速度的变化规律度的变化规律度的变化规律度的变化规律n n随着飞行速度的增大随着飞行速度的增大随着飞行速度的增大随着飞行速度的增大,冲冲冲冲压比变大压比变大压比变大压比变大n n而且飞行速度越大而且飞行速度越大而且飞行速度越大而且飞行速度越大,冲压冲压冲压冲压比增加的越快。比增加的越快。比增加的越快。比增加的越快。冲压比随飞行速度的变化冲压比随飞行速度的变化 13n n大气温度大气温度T0qq当飞行速度和流动损失一定时当飞行速度和流动损失一定时当飞行速度和流动损失一定时当飞行速度和流动损失一定时,大气温度越高大气温度越高大气温度越高大气温度越高,冲压冲压冲压冲压比越低。比越低。比越低。比越低。qq由于大气温度是随着飞行高度而变化的由于大气温度是随着飞行高度而变化的由于大气温度是随着飞行高度而变化的由于大气温度是随着飞行高度而变化的,所以所以所以所以,当飞当飞当飞当飞行速度和流动损失一定时行速度和流动损失一定时行速度和流动损失一定时行速度和流动损失一定时,随着飞行高度的变化随着飞行高度的变化随着飞行高度的变化随着飞行高度的变化,冲冲冲冲压比变化规律压比变化规律压比变化规律压比变化规律:qq在对流层内在对流层内在对流层内在对流层内,随着飞行高度随着飞行高度随着飞行高度随着飞行高度H H的增高的增高的增高的增高,大气温度下降大气温度下降大气温度下降大气温度下降,所以冲所以冲所以冲所以冲压比上升；压比上升；压比上升；压比上升；qq在同温层内在同温层内在同温层内在同温层内,由于大气温度不再随高度而变化由于大气温度不再随高度而变化由于大气温度不再随高度而变化由于大气温度不再随高度而变化,这时进气道的这时进气道的这时进气道的这时进气道的冲压比也就不随高度而变化冲压比也就不随高度而变化冲压比也就不随高度而变化冲压比也就不随高度而变化,保持常数。保持常数。保持常数。保持常数。14流量系数流量系数i qq 几何一定的进气道几何一定的进气道几何一定的进气道几何一定的进气道,其进口流动模型取决于发动机其进口流动模型取决于发动机其进口流动模型取决于发动机其进口流动模型取决于发动机的工作状态和飞行马赫数的工作状态和飞行马赫数的工作状态和飞行马赫数的工作状态和飞行马赫数qq根据流量连续方程有根据流量连续方程有根据流量连续方程有根据流量连续方程有 从从0 0截面到截面到0101截面的流动是定熵绝能过程，有截面的流动是定熵绝能过程，有qq定义：定义：定义：定义：n n进气道远前方截面的面积进气道远前方截面的面积进气道远前方截面的面积进气道远前方截面的面积A A0 0与进气道唇口处的面积与进气道唇口处的面积与进气道唇口处的面积与进气道唇口处的面积A A0101（又叫捕捉面积）的比值为流量系数（又叫捕捉面积）的比值为流量系数（又叫捕捉面积）的比值为流量系数（又叫捕捉面积）的比值为流量系数,用符号用符号用符号用符号 i i表示表示表示表示n n表达式表达式表达式表达式n n i i代表进气道流通能力的大小。即流过进气道的实际流量代表进气道流通能力的大小。即流过进气道的实际流量代表进气道流通能力的大小。即流过进气道的实际流量代表进气道流通能力的大小。即流过进气道的实际流量与捕捉流量（最大可能空气流量）的比值。与捕捉流量（最大可能空气流量）的比值。与捕捉流量（最大可能空气流量）的比值。与捕捉流量（最大可能空气流量）的比值。15进气道进口流动模型进气道进口流动模型(流线谱流线谱)pp流量系数流量系数流量系数流量系数 i i 的变化规律的变化规律的变化规律的变化规律n n当在地面工作时当在地面工作时当在地面工作时当在地面工作时:V V MaMa,A A0 0,i i 表明气流从前面各方进入进气道表明气流从前面各方进入进气道表明气流从前面各方进入进气道表明气流从前面各方进入进气道n n当当当当MaMa0101MaMa0 0时时时时,唇口处气流唇口处气流唇口处气流唇口处气流马赫数大于飞行马赫数，气流马赫数大于飞行马赫数，气流马赫数大于飞行马赫数，气流马赫数大于飞行马赫数，气流在管外应加速在管外应加速在管外应加速在管外应加速,亚音速气流要亚音速气流要亚音速气流要亚音速气流要加速加速加速加速,流道形状必须收敛流道形状必须收敛流道形状必须收敛流道形状必须收敛,所以所以所以所以A A0 0A A0101,i i 16n n当当Ma01Ma0时时,气流气流速度在管外保持不变速度在管外保持不变,所以所以A0A01,in n当当Ma01Ma0时时,气流气流在管外应减速在管外应减速,亚音速亚音速气流要减速气流要减速,流道形状流道形状必须扩张必须扩张,所以所以A0A01,i进气道进口流动模型进气道进口流动模型(流线谱流线谱)